JP4956887B2 - 投写光学装置及びそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像発生源として用いられる画像表示素子で形成された画像を、投写レンズなどの光学部品でスクリーン上に拡大投射する画像表示装置、及びこれに用いられる投写光学装置に関する。

投写型画像表示装置の画像発生源は、投写型ブラウン管に替わって、液晶パネル等のいわゆる画素選択型の画像変調素子が用いられるようになってきた。画像変調素子は、例えば水銀ランプなどの光源からの光を画素単位で変調して画像を形成するものであり、その有効画面サイズが１インチ前後と小さい。また、その出射光は、投写型ブラウン管に比べコリメート光に近い。このため画像変調素子用の投写レンズは、小型で高Ｆ値となる。（尚、Ｆ値はレンズの明るさを表す数値であり、レンズの焦点距離fとレンズの口径Ｄの比ｆ/Ｄに等しい。高Ｆ値とは、焦点距離ｆが同じであればレンズの口径Ｄが小さいことを表している。レンズに入射する光がコリメート光に近ければ、レンズの口径Ｄが小さくとも明るさを確保する事ができる）
画像発生源の有効画面サイズが小さく投写レンズの口径Ｄが小さくなってくると、スペックル妨害（シンチレーション）と呼ばれる画像妨害が発生する。すなわち、画像変調素子を用いた投写型画像表示装置では、スペックル妨害が発生しやすくなるという問題がある。このスペックル妨害を低減するための技術としては、例えば下記特許文献１乃至３に記載のものが知られている。

特開２００１−２２８５４７号公報 特開平７−１６８２８２号公報 特開平１１−３８５１２号公報

スペックル妨害は、空間的に離れたところにある微小な拡散要素で散乱した光が、後方の１点に作用して互いに干渉して生じる。言い換えれば画像発生源上の任意の１点から出た光がスクリーン上の２点を通って干渉する訳であるから、画像発生源が小さくなって出射光の面密度が高くなれば高くなるほど、すなわちレンズの口径Ｄが小さくなればなるほど干渉は強くなり、スペックル妨害のコントラストも大きくなっていく。

よって、スペックル妨害を低減するには、画像発生源の有効画面サイズを大きくしたり、レンズの口径Ｄを大きくしたりすればよいが、画像発生源に画像変調素子を用いるというトレンドに反することになる。そこで、スクリーン上の２点から出た光が互いに干渉しないようにするか、もしくは干渉した光を更に拡散させホワイトノイズにしてしまう対策がとられている。

前者は、例えば上記特許文献２に開示されているように、背面投写型スクリーンを構成するレンチキュラーレンズシートに拡散材を練り込まず、該レンチキュラーレンズの焦点距離のほぼ３倍以上はなれた位置に拡散層を設けるものである。これにより、スペックル妨害の原因となる、拡散材に入射する光線の方向を、レンチキュラーレンズで大きくして干渉しないようにしている。この方法はスペックル妨害の発生原因を取り除くことであり効果的であるが、拡散層を該レンチキュラーレンズの焦点距離のほぼ３倍以上はなれた位置に設けなければならず、解像度が大幅に劣化すると言う新たな課題が生じた。

また後者は、例えば上記特許文献３に開示されているように、レンチキュラーレンズシートを、透明中間層を２つの拡散層で挟んだ３層構造にして、第１層の拡散層で発生したスペックル妨害を第３層の拡散層で隠蔽するようにしている。この方法も解像度が劣化するだけでなく、観視側にある拡散層が外光により白く見え明るい場所でのコントラスト性能が劣化すると言った課題が生じた。

従って、画像発生源として画像変調素子を用い、更に高Ｆ値の投写レンズを用いた画像表示装置においては、これらを使用することによって発生する（もしくは発生しやすくなる）スペックル妨害を、解像度やコントラスト性能の劣化を抑制しつつ低減することが重要である。

本発明は、上記のようなような課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、画像発生源として画像変調素子を用いた場合の画質劣化を低減するのに好適な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、画像表示素子の両側乃至片側に、視野角を拡大する方向に画像光を補正するための視野角拡大フィルムを設けたことを特徴とするものである。この視野角拡大フィルムとして、Ｐ波とＳ波で互いに屈折率が異なる(すなわち複屈折率を有する)視野角補償用のフィルム上部材としてもよい。

また、本発明では、画像表示素子を反射型の液晶パネル若しくはミラー反射型光変調素子とし、その反射面を粗面とした。

また、本発明では、画像表示素子から前記投写レンズに至るまでの光路中に、該画像表示素子で形成された画像の光を散乱させるための散乱部材を配置した。この散乱部材は、画像表示素子近傍に設けてもよい。

画像表示素子が透過型液晶パネルである場合、上記散乱部材として次のいずれか、もしくはそれらの組合せを用いる。(1)入射側防塵ガラスより大きいヘーズ値を持つ出射側防塵ガラス、(2)出射側防塵ガラスに接着若しくは粘着された拡散シート、(3)透過型液晶パネルと出射側偏光板との間に配置した拡散板、(4)入射側偏光板よりも大きいヘーズ値を持つ出射側偏光板、(5)複数の透過型液晶パネルから出射された赤、青及び緑の画像を合成するダイクロイックプリズムの、入射面もしくは出射面に接着若しくは粘着された拡散シート。

また、画像表示素子が反射型液晶パネルである場合、上記散乱部材として次のいずれか、もしくはそれらの組合せを用いる。(1)反射型液晶パネルを保護するための、一般防塵ガラスのヘーズ値より大きいヘーズ値を持つ防塵ガラス、(2)防塵ガラスの表面に接着若しくは粘着された拡散シート、(3)ビームスプリッタの出射面または入射面に接着若しくは粘着された拡散シート。

更に、画像表示素子が複数のミラーを有するミラー反射型光変調素子である場合、上記散乱部材として、一般防塵ガラスのヘーズ値より大きいヘーズ値を持つ塵ガラスを用いるようにした。

本発明によれば、画像変調素子を用いた場合における、例えばスペックル妨害等による画質劣化を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明による画像表示装置の一部断面斜視図である。図１において、画像発生源１は投写型ブラウン管や反射型や透過型の液晶パネル、微小なミラーを複数備えたミラー反射型光変調素子等の画像変調素子、ランプ等照明光学系などから構成され小型の画像を表示する。投写レンズ２は前記画像を背面投写型スクリーン３に投写するが、一般に投写距離が長いことから、画像表示装置の奥行を低減するために反射ミラー４がその光路の途中に設けられている。筐体５は、これら画像発生源１、投写レンズ２、背面投写型スクリーン３、反射ミラー４を所定位置に固定し収納する。

図２は本発明による透過型の液晶パネルを使用した画像発生源１の構造を示す模式図である。光源であるランプ６からの出射光は、入射側マルチレンズアレイ７ａ及び出射側マルチレンズアレイ７ｂからなるマルチレンズアレイに入射され、均一化される。そして、ビームスプリッタ８によってその偏光の方向が揃えられ、その光束はコンデンサーレンズ９によって集光される。第１ミラー１０は画像発生源１の全体を小型化するためのもので、コンデンサーレンズ９からの光束を反射してその進行方向を変更する。第１ミラー１０で反射された光は、ランプ６の出射光をパネル（後述する）面に焦点を合わせるための第１コリメートレンズ１１に入射される。第１ダイクロイックミラー１２は、第１コリメートレンズ１１からの光のうち、赤色光を透過して青色光と緑色光を反射する。第２ダイクロイックミラー１３は、該第１ダイクロイックミラー１２で反射された青色光と緑色光の内、青色光を透過して緑色光を反射する。第１リレーレンズ１４ａ及び第２リレーレンズ１４ｂから成るリレーレンズは、前記赤色光及び緑色光に対し、光路が長くなる青色光の光路に設けられるものである。第１及び第２のリレーレンズの間には、第２ミラー１５が設けられ、第２ダイクロイックミラー１３を透過した青色光を反射してその進行方向を変更するものである。赤色光路及び青色光路には、それぞれ第３ミラー１６ａ、第４ミラー１６ｂが配置され、赤色光の光路、及び青色光の進行方向をそれぞれ変更し、それぞれを赤色用液晶パネル１８Ｒ及び青色用液晶パネル１８Ｂに導く。赤色光路、緑色光路、青色光路のそれぞれには、第２コリメートレンズ１７ａ、第３コリメートレンズ１７ｂ、第４コリメートレンズ１７ｃが配置されており、前記第１コリメートレンズとともにランプ６の出射光をパネル（後述する）面に焦点を合わせる働きをする。上記第３ミラー１６ａ、第２ダイクロイックミラー１３、第４ミラー１６ｂによりそれぞれ反射された赤、青、緑色の光は、各々赤色用液晶パネル１８Ｒ、緑色用液晶パネル１８Ｇ、青色用液晶パネル１８Ｂに入射される。赤色用液晶パネル１８Ｒは、第１入射側偏光板１９ａ及び第１出射側偏光板２０ａと組み合わされ、赤色映像を表示する。同様に緑色用液晶パネル１８Ｇは、第２入射側偏光板１９ｂ及び第２出射側偏光板２０ｂと組み合わされて緑色映像を表示し、青色用液晶パネル１８Ｂは、第３入射側偏光板１９ｃ及び第３出射側偏光板２０と組み合わされ、青色映像を表示する。出射側偏光板２０ａ〜ｃから射出されたそれぞれの光は、光変調部材であるダイクロイックプリズム２１に入射される。ダイクロイックプリズム２１は、赤色光反射膜２２と青色光反射膜２３を含んでいる。そして、赤色用液晶パネル１８Ｒを通過した光束は赤色光反射膜２２で反射され投射レンズ（図示せず）の方向Ａに出射され、青色用液晶パネル１８Ｂを通過した光束は青色光反射膜２３で反射され投射レンズの方向Ａに出射される。緑色用液晶パネル１８Ｇを通過した光束は、赤色光反射膜２２、及び青色光反射膜２３を通過して同じく投射レンズの方向Ａに出射される。尚、筐体２４は、上記した各光学部品をその内部に収納するものである。

図３は図２に示した本発明による画像発生源１の構造を示す模式図から本発明に係わる部分だけを抜き出した図である。図３において、図２と同一番号は同一部品を表す。また、図２では、赤色光路、緑色光路、青色光路に分けて示したが、３光路とも基本的に同一であるので図３では特に分離せず示した。液晶パネル１８は、ＴＦＴ基板２５及び対向基板２６からなり、入射側防塵ガラス２７と出射側防塵ガラス２８で保護されている。６０は液晶パネル１８と入射側偏光板１９の間に設けられた第１視野角拡大フィルム、６１は前記液晶パネル１８と出射側偏光板２０の間に設けられた第２視野角拡大フィルムである。第１視野角拡大フィルム６０、第２視野角拡大フィルム６１は、例えば透明支持体の上にディスコティック液晶化合物をコーティング、架橋したもので、一般的には直視型液晶パネルの広視野角化に用いられるもの若しくはそれと同等品である。

従来技術にコントラスト性能を改善するため、同様な透明支持体の上にディスコティック液晶化合物をコーティング、架橋したコントラスト改善フィルムを用いる例がある。これは、コントラスト改善フィルムがＳ波とＰ波それぞれに対する屈折率が異なること（屈折率楕円体）を利用して、液晶パネルのＳ波とＰ波の直交性を改善してコントラスト性能を改善する技術である。但し、この技術を用いてもコントラスト性能は改善できるが、スペックル妨害を低減する事はできない。これは、投射型の光学系では液晶パネルの広視野角化は必要ではなく、コントラスト性能の改善ほうが重要であるため、本来広視野角化のために開発された視野角拡大フィルムをコントラスト性能の改善のために使用しているためである。視野角拡大フィルムとコントラスト改善フィルムは同じ材質でできているが、視野角拡大フィルムが広い視野角範囲でコントラストの反転がないように作るのに対し、コントラスト改善フィルムは狭い視野角範囲で液晶パネルのＳ波とＰ波の直交性を改善するよう作られており、同じものではない。すなわち、本発明に用いられる視野角拡大フィルムは、コントラストを改善する方向ではなく、視野角を改善する方向に光を補正するものである。要するに、コントラスト改善フィルムは、全黒画面で斜め方向の光が漏れないよう補正板でカットするのに対し、本発明における視野角拡大フィルムは、全白画面で斜め方向の光を補正板に通すようにして画像光を補正するものである。

図３に示した本発明の一実施例のように、液晶パネル１８の片側若しくは両側（すなわち液晶パネル１８の光入射側または光出射側、もしくはその両方）に視野角拡大フィルム６０，６１を設けて液晶パネル１８の視野角を広視野角化すれば液晶パネル１８の出射光のコリメート性を緩和することができる。従って、本発明によれば背面投写型スクリーン３で発生するスペックル妨害を低減することができる。

図４は本発明のその他の実施例である。図４において、図３と同一番号は同一部品を表す。前述のように液晶パネル１８は、ＴＦＴ基板２５及び対向基板２６からなり、入射側防塵ガラス２７と出射側防塵ガラス２８で保護されている。本実施形態では、出射側防塵ガラス２８のヘーズ値を入射側防塵ガラス２７のヘーズ値より大きくし、この出射側防塵ガラス２８を、映像光を散乱するための散乱部材として用いることを特徴としている。一般に入出射とも防塵ガラスは透過率が高いほうがよい。しかし、前述のスペックル妨害が発生する場合は、本発明のように出射側防塵ガラス２８のヘーズ値を大きくすればよい。これにより、液晶パネル１８を透過した光の散乱を大きくして背面投写型スクリーン３で発生するスペックル妨害を低減することができる。背面投写型スクリーン３で発生するスペックル妨害が低減できる理由は、スペックル妨害の原因になる背面投写型スクリーン３の拡散材に入射する光線の方向を発生源で乱すことにより、互いに干渉し難くすることにある。スペックル妨害は該出射側防塵ガラス２８でも発生する可能性があるが、液晶パネルの画像表示部との距離が極めて近いことから殆ど問題にならない。ただし、散乱は偏光を乱すため画像のコントラストが劣化する。従って、スペックル妨害の低減とコントラストの劣化のバランスを取りながら出射側防塵ガラス２８のヘーズ値を決定する必要がある。上述した特許文献２および３に開示された従来技術では、スペックル妨害が直接発生するスクリーン側のみで対策をしていたが、本発明のようにスペックル妨害を発生させる映像光自体をスペックル妨害が出難いように散乱させたほうが効果としては大きい。出射側防塵ガラス２８のヘーズ値を大きくする方法は、拡散材を分散させたガラス材料を使って製造したり、簡単にはバインダー中に低屈折材料を分散させたりしたものをスプレー法で塗布して出射側防塵ガラス２８上に製膜しても良い。

図５は本発明のその他の実施例である。図５において、図４と同一番号は同一部品を表す。一般に、液晶パネル１８は共通部品として供給されるため図４に示したように特殊な仕様とすることが困難な場合がある。そのような時には、図５に示したように液晶パネル１８の出射側防塵ガラス２８の表面に拡散シート２９を接着若しくは粘着して用いればよい。液晶パネル１８の冷却の点で問題となるようであれば、拡散シート２９に一定の強度を持たせ別部品として液晶パネル１８と出射側偏光板２０の間に設置しても発明の効果は同じである。

図６は本発明のその他の実施形態を示すものである。図６において、図４と同一番号は同一部品を表す。本発明では、出射側偏光板２０のヘーズ値を入射側偏光板１９のヘーズ値より大きくし、この出射側偏光板２０を、映像光を散乱するための散乱部材として用いたことを特徴としている。偏光板に拡散材を入れると偏光度が劣化するが、部品点数が増加しないといった特長がある。図５で説明したように偏光板と拡散シートを貼り合せてもよい。この場合は偏光板を入射側に拡散シートを出射側にすると偏光が乱れない。

図７は本発明のその他の実施形態を示すものである。図７において、図４と同一番号は同一部品を表す。本実施形態では、ダイクロイックプリズム２１の入射面に、散乱部材として拡散シート３０を接着若しくは粘着したことを特徴とするものである。拡散層が液晶パネル１８から離れている分解像度が劣化するが、拡散層が２枚の偏光板の外側にあるため、拡散材による散乱で偏光を乱してコントラストを劣化させることが無いと言った特長がある。拡散シート３０に一定の強度を持たせ別部品として出射側偏光板２０とダイクロイックプリズム２１の間に設置しても発明の効果は同じである。

図８は本発明のその他の実施形態を示すものである。図８において、図４と同一番号は同一部品を表す。本実施形態では、ダイクロイックプリズム２１の出射面に、散乱部材として拡散シート３１を接着若しくは粘着したことを特徴とするものである。拡散層が液晶パネル１８から更に離れるため解像度が更に劣化するが、ダイクロイックプリズム２１の出射面は赤色光、緑色光、青色光で共通のため拡散シート３１は１枚で良い。拡散シート３１に一定の強度を持たせ別部品として設置しても発明の効果は同じである。

図９は、本発明の更に他の実施形態を示すもので、画像表示素子として反射型の液晶パネルを使用した画像発生源１の、その他の構造を示す模式図である。光源であるランプ６からの出射光は、入射側マルチレンズアレイ７ａ及び出射側マルチレンズアレイ７ｂからなるマルチレンズアレイに入射され、均一化される。マルチレンズアレイからの光束は、ビームスプリッタ８によってその偏光がＳ偏光に揃えられ、その後コンデンサーレンズ９によって集光される。第１ミラー１０及び第２ミラー３２は画像発生源１の全体を小型化するためのもので、コンデンサーレンズ９からの光束を反射してその進行方向を変更する。第１ミラー１０及び第２ミラー３２で反射された光は、ランプ６の出射光をパネル（後述する）面に焦点を合わせるための第１コリメートレンズ３３に入射される。ダイクロイックミラー３４は、第１コリメートレンズ３３からの光のうち、赤色光を反射して青色光と緑色光を透過する。このダイクロイックミラー３４を透過した青色光と緑色光の内、青色光のみ第１波長選択性波長板３５によってＳ偏光からＰ偏光に偏光変換される。Ｓ偏光の緑色光及びＰ偏光に偏光変換された青色光は、第１プリズムビームスプリッター３６に入射される。第１プリズムビームスプリッター３６は、Ｓ偏光の緑色光を反射して緑色光用反射型液晶パネル３８Ｇに導き、Ｐ偏光の青色光を透過して青色用反射型液晶パネル３８Ｂに導く。一方、前記ダイクロイックミラー３４で反射されたＳ偏光の赤色光は、第２プリズムビームスプリッター３７で再度反射され、赤色用反射型液晶パネル３８Ｒに導かれる。

光変調部材３９は、赤色光用反射型液晶パネル３８Ｒ、緑色光用反射型液晶パネル３８Ｇ及び青色光用反射型液晶パネル３８Ｂからの映像光を合成する第３プリズムビームスプリッターである。第２プリズムビームスプリッター３７に出射面には、１／２波長板４０が設けられている。赤色光用反射型液晶パネル３８Ｒに入射したＳ偏光の赤色光のうち、映像光はＰ偏光に変換され第２プリズムビームスプリッター３７を透過し、上記１／２波長板４０でＳ偏光に変換され第３プリズムビームスプリッター３９に入射される。第３プリズムビームスプリッター３９は、入射された赤色光を反射してＢ方向に出射する。また緑色光用反射型液晶パネル３８Ｇに入射したＳ偏光の緑色光の内、映像光はＰ偏光に変換され第１プリズムビームスプリッター３６を透過し、更に第３プリズムビームスプリッター３９も透過してＢ方向に出射される。青色光用反射型液晶パネル３８Ｂに入射したＰ偏光の緑色光の内、映像光はＳ偏光に変換され第１プリズムビームスプリッター３６で反射され、青色光のみＳ偏光からＰ偏光に偏光変換する第２波長選択性波長板４１でＰ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された青色光は、第３プリズムビームスプリッター３９を透過してＢ方向に出射される。尚、筐体は、上記した各光学部品をその内部に収納する。

図１０は、図９の実施形態に用いられる反射型液晶パネル３８の構造を模式的に表した図である。図９では、赤色光用反射型液晶パネル３８Ｒ、緑色光用反射型液晶パネル３８Ｇ、青色光用反射型液晶パネル３８Ｂと３つ使われているが、３つとも基本的に同一であるので図１０では特に区別せずに示した。図１０において、反射型液晶パネル３８は表示部４３、透明電極４４からなり、防塵ガラス４５で保護されている。表示部４３は、シリコンウエハー６４、表面を粗面化した反射ミラー６３、液晶６２からなる。一般的に反射ミラー６３の反射率は、高いほうが性能が良いので反射ミラー６３は可能な限り鏡面化されている。しかし、前述のスペックル妨害が発生する場合は、本発明のように反射ミラー６３の表面を粗面化する。これにより、反射型液晶パネル３８から出射した光の散乱を大きくして背面投写型スクリーン３で発生するスペックル妨害を低減することができる。

図１１は、図９に示した実施形態から、本発明に係わる部分だけを抜き出した図である。図１１において、図９と同一番号は同一部品を表す。赤色光用反射型液晶パネル３８Ｒ、緑色光用反射型液晶パネル３８Ｇ、青色光用反射型液晶パネル３８Ｂは、それぞれ表示部４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ、透明電極４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂからなり、防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂで保護されている。本実施形態では、該防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂのヘーズ値を一般の防塵ガラスのヘーズ値より大きくし、この防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂを散乱部材として用いたことを特徴としている。防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂのヘーズ値を大きくする方法は、例えば、拡散材を分散させたガラス材料を使って製造したり、簡単にはバインダー中に低屈折材料を分散させたりしたものをスプレー法で塗布して、防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ上に成膜する方法などがある。

図１２は本発明のその他の実施形態を示すものである。図１２において、図１１と同一番号は同一部品を表す。一般に、反射型液晶パネル３８は共通部品として供給されるため図１０及び図１１に示したように特殊な仕様とすることが困難な場合がある。そのような時には、図１２に示したように反射型液晶パネル３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂの防塵ガラス４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの表面に拡散シート４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを接着若しくは粘着して用いればよい。すなわち本実施形態は、拡散シート４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを散乱部材として用いたことを特徴とするものである。反射型液晶パネル３８の冷却の点で問題となるようであれば、拡散シート４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂに一定の強度を持たせ、別部品として反射型液晶パネル３８とプリズムビームスプリッター３６，３７の間に設置してもよい。この様な構成でも、上述した実施形態と同様な効果が得られる。

図１３は本発明のその他の実施形態である。図１３において、図１１と同一番号は同一部品を表す。本実施形態では、散乱部材である拡散シート４７をプリズムビームスプリッター３６，３７の出射側に設置した。拡散層が映像光と不要光を分離するプリズムビームスプリッター３６，３７の後にあることから図１２の実施例に比較してコントラスト性能が向上する。しかし、拡散層が反射型液晶パネル３８から離れている分解像度が劣化する。本実施例では１／２波長板４０の出射面及び第２波長選択性波長板４１の出射面に拡散シート４７を接着若しくは粘着しているが、入射面側に設置しても効果は同じである。また、拡散シート４７に一定の強度を持たせ別部品として設置しても発明の効果は同じである。

図１４は本発明のその他の実施形態を示すものである。図１４において、図１１と同一番号は同一部品を表す。本実施形態は、散乱部材として拡散シート４８を用い、この拡散シート４８を第３プリズムビームスプリッター３９の出射面に接着若しくは粘着したことを特徴とするものである。拡散層が映像光と不要光を分離するプリズムビームスプリッター３６，３７及び第３プリズムビームスプリッター３９の後にあることから図１３の実施例に比較してコントラスト性能が更に向上する。しかし、拡散層が反射型液晶パネル３８から遠く離れるため解像度が更に劣化する。

以上、図１０から図１４まで各種実施例について説明したが、コントラスト性能、解像度、部品点数等に一長一短があるので、どれを実施するかは総合性能を勘案して決めれば良い。

図１５は、画像発生源１の画像表示素子としてミラー反射型光変調素子を使用した場合の、本発明の実施形態を示す模式図である。ランプ６からの光束は、ライトパイプ４９により均一化される。ライトパイプ４９からの光は、カラーホイール５０により、周期的に赤色、緑色、青色の光に分離され切り替えられる。カラーホイール５０で切り替えられた光は、コンデンサーレンズ５１を通り、画像発生源１全体を小型化するためのミラー５２により反射されてその進行方向が変更され、ミラー反射型光変調素子５３に導かれる。該ミラー反射型光変調素子５３は、防塵ガラス５４により保護されており、その表面には拡散シート５５が接着若しくは粘着されている。筐体５６は、上記した光学部品を収納するためのものである。本実施形態では、防塵ガラス５４または拡散シート５５、もしくはそれらの組合せを散乱部材として用いたことを特徴とするものである。本実施形態のミラー反射型光変調素子５３は、偏光を用いないため拡散シートはミラー反射型光変調素子５３の出射方向のどの位置に設置しても良いが、図１５に示すように防塵ガラス５４の表面に接着若しくは粘着するのが簡単である。図示しないが、ミラー反射型光変調素子５３は各画素が全て微小ミラーから構成されていることから、各微小ミラーの表面を粗面化してもよい。特殊仕様になるため製造において対応が取り難いと言った困難があるが、２次的な散乱が少ないためコントラスト性能の劣化は一番少なくなる。また、解像度の劣化もない。

以上、画像表示素子に透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ミラー反射型光変調素子を用いた場合について説明したが、その他の画像表示素子でもスペックル妨害低減の原理は同じである。従って、その他の画像表示素子を用いた場合でも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明による画像表示装置の一実施形態を示す一部断面斜視図である。 図１に示す画像表示装置の透過型の液晶パネルを使用した画像発生源の構造を示す模式図である。 図２に示した本発明による画像発生源の構造を示す模式図から本発明に係わる部分だけを抜き出した図である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明による反射型の液晶パネルを使用した画像発生源のその他の構造を示す模式図である。 本発明による反射型の液晶パネルの構造を示す模式図である。 図９に示した本発明による画像発生源の構造を示す模式図から本発明に係わる部分だけを抜き出した図である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明のその他の実施形態である。 本発明によるミラー反射型光変調素子を使用した画像発生源のその他の構造を示す模式図である。

符号の説明

１…画像発生源、２…投写レンズ、３…背面投写型スクリーン、４…反射ミラー、５…筐体、６…ランプ、１８…透過型液晶パネル、１９…入射側偏光板、２０…出射側偏光板、２１…ダイクロイックプリズム、２８…出射側防塵ガラス、２９、３０、３１、４６、４７、４８、５５…拡散シート、３６，３７，３９…プリズムビームスプリッタ、３８…反射型液晶パネル、４５、５４…防塵ガラス、５３…ミラー反射型光変調素子、６０，６１…視野角拡大フィルム。

Claims (13)

1. 光源と、該光源からの光を変調して画像を形成する画像表示素子と、該画像表示素子で形成された画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを備えた画像表示装置において、
   前記画像表示素子の光入射側または出射側もしくはその両方に、該画像表示素子で形成された画像の光を、斜め方向の光にすることで視野角を拡大する方向に補正して前記画像の光のコリメート性を緩和するための視野角拡大部材を配置されるとともに、
   前記視野角拡大部材は、Ｓ波とＰ波の各々に対する屈折率が互いに異なるフィルム状部材であり、全白画面で斜め方向の光を透過する特性を持ち、スペックル妨害を低減するようにしたことを特徴とする画像表示装置。
2. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、斜め方向の光にすることで映像光の視野角を拡大して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ視野角拡大部材を設けるとともに、
   前記視野角拡大部材は、Ｓ波とＰ波の各々に対する屈折率が互いに異なるフィルム状部材であり、全白画面で斜め方向の光を透過する特性を持ち、スペックル妨害を低減するようにしたことを特徴とする投写光学装置。
3. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも入射側防塵ガラスと、前記散乱部材としての出射側防塵ガラスとで保護されている透過型の液晶パネルであり、前記出射側防塵ガラスのヘーズ値が入射側防塵ガラスのヘーズ値よりも大きいことを特徴とする投写光学装置。
4. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも前記散乱部材としての出射側防塵ガラスで保護されている透過型の液晶パネルであり、出射側防塵ガラスの表面に拡散シートを接着若しくは粘着したことを特徴とする投写光学装置。
5. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも出射側偏光板を備えた透過型の液晶パネルであり、該液晶パネルと出射側偏光板の間に、前記散乱部材として拡散板を設置したことを特徴とする投写光学装置。
6. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも入射側偏光板と、前記散乱部材としての出射側偏光板とをその前後に備えた透過型の液晶パネルであり、該出射側偏光板のヘーズ値を入射側偏光板のヘーズ値より大きくしたことを特徴とする投写光学装置。
7. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、赤、青及び緑の光をそれぞれ変調して画像を形成する複数の透過型の液晶パネルであり、該複数の液晶パネルからの画像を合成するためのダイクロイックプリズムを更に備え、該ダイクロイックプリズムの出射面に、前記散乱部材としての拡散シートを接着若しくは粘着したことを特徴とする投写光学装置。
8. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも１つ以上のビームスプリッタを備えた反射型の液晶パネルであり、該液晶パネルに最も近い位置に配置されたビームスプリッタの出射面に、前記散乱部材としての拡散シートを接着若しくは粘着したことを特徴とする投写光学装置。
9. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品とを備え、該画像表示素子近傍に、映像光を散乱して前記画像の光のコリメート性を緩和させる働きをもつ散乱部材を設けるとともに、
   前記画像表示素子が、少なくとも１つ以上のビームスプリッタを備えた反射型の液晶パネルであり、該液晶パネルから２番目に近い位置に配置されたビームスプリッタの出射面に、前記散乱部材としての拡散シートを接着若しくは粘着したことを特徴とする投写光学装置。
10. 画像表示素子と、前記画像表示素子の映像を拡大投写する光学部品と、前記光学部品から投写された投写映像を映出する背面投写型スクリーンとを備え、該画像表示素子近傍に、斜め方向の光にすることで映像光の視野角を拡げて前記画像の光のコリメート性を緩和してスペックル妨害を低減する視野角拡大部材を設けるとともに、
    前記視野角拡大部材は、Ｓ波とＰ波の各々に対する屈折率が互いに異なるフィルム状部材であり、全白画面で斜め方向の光を透過する特性を持ち、スペックル妨害を低減するようにしたことを特徴とする画像表示装置。
11. 前記画像表示素子が透過型の液晶パネルであることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 前記画像表示素子が反射型の液晶パネルであることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
13. 光源と、該光源からの光を変調して画像を形成する画像表示素子と、該画像表示素子で形成された画像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを備えた画像表示装置において、
    前記画像表示素子の光入射側または出射側もしくはその両方に、全白画面で斜め方向の光を透過する特性を持つ視野角補償フィルムを設け、スペックル妨害を低減するとともに、
    前記視野角補償フィルムは、Ｓ波とＰ波の各々に対する屈折率が互いに異なるフィルム状部材としたことを特徴とする画像表示装置。

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